先進控制系統在工業中的應用
控制系統是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標和功能的管理系統。控制系統已被廣泛應用于人類社會的各個領域。在工業方面,對于冶金、化工、機械制造等生產過程中遇到的各種物理量,包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等,都有相應的控制系統。在此基礎上通過采用數字計算機還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數字控制系統,以及具有控制與管理雙重功能的過程控制系統。
但是在實際生產中,復雜工業過程往往具有不確定性(環境結構和參數的未知性、時變性、隨機性、突變性)、非線性、變量間的關聯性以及信息的不完全性和大純滯后性等,要想獲得精確的數學模型十分困難。因此,對于過程控制系統的設計,已不能采用單一基于定量的數學模型的傳統控制理論和控制技術,必須進一步開發高級的過程控制系統,研究先進的過程控制規律,以及將現有的控制理論和方法向過程控制領域移植和改造等方面越來越受到控制界的關注。這些先進控制系統包括模糊控制、自適應控制、人工神經網絡控制、學習控制和基于信息論的智能控制等。
本期由王乃旭撰寫的《基于模糊控制算法在水泥回轉窯監控系統的應用》以水泥回轉窯鍛燒系統為背景,對水泥回轉窯控制系統進行了控制算法的設計和仿真研究,應用MATLAB仿真軟件中的模型辨識工具進行數據仿真得到了水泥回轉窯鍛燒系統的各個監控參數的辨識模型。考慮系統時變、滯后等特性的影響,針對系統主要的監控參數,利用辨識出的模型進行了模糊控制算法的設計。
由王隨平等撰寫的《基于模糊自適應Smith的氧氣底吹爐溫度控制》一文指出,在氧氣底吹鉛冶煉過程中,氧氣底吹爐的溫度狀態對粗鉛質量及整個工藝流程的節能起著至關重要的作用。常規Smith預估控制對模型準確性要求較高,而控制系統一旦受到外部環境影響,則實際系統模型與所建立的模型會出現偏差,控制效果會受到影響,甚至不再滿足控制要求。針對模型失配的情況,提出了結合模糊PID控制和模型參考自適應Smith的溫度控制系統。仿真結果表明,模糊自適應Smith預估控制器在一定的模型失配的情況下仍然具有良好的控制效果。